Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch
BÀI 39: PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH
I. Cơ chế của phản ứng tổng hợp hạt nhân
1. Phản ứng tổng hợp hạt nhân là gì?
- Là quá trình trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.
\[{}_1^2H + {}_1^3H \to {}_2^4He + {}_0^1n\]
Phản ứng trên toả năng lượng: Qtoả = 17,6MeV
2. Điều kiện thực hiện
- Nhiệt độ đến cỡ trăm triệu độ.
- Mật độ hạt nhân trong plasma (n) phải đủ lớn.
- Thời gian duy trì trạng thái plasma (t) phải đủ lớn.
\(n\tau \ge ({10^{14}} \div {10^{16}})\frac{s}{{c{m^3}}}\)
II. Năng lượng tổng hợp hạt nhân
- Năng lượng toả ra bởi các phản ứng tổng hợp hạt nhân được gọi là năng lượng tổng hợp hạt nhân.
- Thực tế chỉ quan tâm đến phản ứng tổng hợp nên hêli
\({}_1^1H + {}_1^2H \to {}_2^3He\)
\({}_1^1H + {}_1^3H \to {}_2^4He\)
\({}_1^2H + {}_1^2H \to {}_2^4He\)
\({}_1^2H + {}_1^3H \to {}_2^4He + {}_0^1n\)
\({}_1^2H + {}_3^6Li \to 2({}_2^4He)\)
III. Phản ứng tổng hợp hạt nhân trên các sao trong vũ trụ
- Năng lượng phát ra từ Mặt Trời và từ hầu hết các sao trong vũ trụ đều có nguồn gốc là năng lượng tổng hợp hạt nhân.
- Quá trình tổng hợp Heli từ hiđrô:
\(4{}_1^1H \to {}_2^4He + 2{}_1^0e + 2{}_0^0\nu + 2\gamma \)
Phản ứng trên xảy ra ở 30 triệu độ, năng lượng toả ra là 26,7MeV.
IV. Phản ứng tổng hợp hạt nhân trên Trái Đất
1. Con người đã tạo ra phản ứng tổng hợp hạt nhân khi thử bom H và đang nghiên cứu tạo ra phản ứng tổng hợp hạt nhân có điều khiển.
2. Phản ứng tổng hợp hạt nhân có điều khiển
- Hiện nay đã sử dụng đến phản ứng
\(\begin{array}{l}{}_1^2H + {}_1^3H \to {}_2^4He + {}_0^1n\\\quad \quad \quad \quad \quad + 17,6MeV\end{array}\)
- Cần tiến hành 2 việc:
a. Đưa vận tốc các hạt lên rất lớn
b. “Giam hãm” các hạt nhân đó trong một phạm vi nhỏ hẹp để chúng có thể gặp nhau.
3. Ưu việt của năng lượng tổng hợp hạt nhân
So với năng lượng phân hạch, năng lượng tổng hợp hạt nhân ưu việt hơn:
- Nhiên liệu dồi dào.
- Ưu việt về tác dụng đối với môi trường.
Bài toán nhà máy điện hạt nhân
+ Hiệu suất nhà máy: ..
+ Tổng năng lượng tiêu thụ trong thời gian t: A = Ptp. t
+ Số phân hạch: \(\Delta N = \frac{A}{{\Delta E}} = \frac{{{P_{tp}}.t}}{{\Delta E}}\) (Trong đó \(\Delta E\) là năng lượng toả ra trong một phân hạch)
+ Nhiệt lượng toả ra: Q = m. q.